1．课程属性：必修

2．实验属性：非独立设课

3．学时学分：总学时72、实验学时20

4．实验应开学期：春季、秋季

5．先修课程：遗传学

一、课程的性质与任务

遗传学实验是遗传学教学中重要的验证性、实践性环节。本课程的教学任务是验证遗传学基础理论，练习遗传学实验技术和分析遗传学实验结果，从而加深理解和掌握遗传学的内容。

二、实验目的与基本要求

实验目的是通过实验课巩固和加深对遗传学知识的理解，并初步掌握遗传学研究所必需的基本实验技术。实验的基本要求是一方面着重对遗传学基本规律进行验证，加深理论课学习的理解与掌握，另一方面加强应用技术方面的训练，提高学生的实验操作技能和实验数据的处理和分析能力。

三、实验考核方式及办法

考核方式：考查；实验成绩评分办法或标准。实验操作占40%，实验报告占40%，平时成绩占20%。

四、实验项目一览表

遗传学实验项目一览表

五、实验项目的具体内容：

实验一植物有丝分裂实验

1．本次实验的目的和要求

通过对植物组织的取材、预处理、解离、染色、压片等制片步骤的学习，掌握乙酸洋红染色法的操作方法；通过对植物根尖细胞的观察，掌握有丝分裂过程中染色体的形态特征和动态变化。

2．实验内容或原理

有丝分裂是植物细胞分裂的主要方式，细胞分裂过程中，核内染色体准确地复制，并有规律地、均匀地分配到两个子细胞中去，使子细胞和母细胞的遗传组成一样，保证了植物细胞的遗传性状的一致。各种生长旺盛的植物组织中，如根尖组织、茎尖组织、居间分生组织、愈伤组织等，常进行着剧烈的细胞有丝分裂。在细胞分裂的适当（分裂旺盛期）时候取材，进行预处理，固定、解离、染色和涂抹压片等方法，使细胞、染色体分散，便于在显微镜下观察染色体的形态特征和变化特点及进行染色体计数。

3．需用的仪器或试剂等

显微镜、电子天平、水浴锅、酒精灯、剪刀（或刀片）、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、滤纸、铅笔、标签纸、胶水、棕色瓶、根尖有丝分裂标本制片。

无水酒精、冰醋酸、1N盐酸、1％乙酸洋红、卡诺氏（Carnoy`s）固定液（1份冰乙酸+3份无水酒精）、90％酒精、80％酒精、70％酒精、秋水仙碱、8-羟基喹啉、铁矾［铁钾矾KFe(SO₄)₂•12H₂O或铁铵矾NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O］。

4．实验步骤

（1）材料准备：

洋葱根尖：通过休眠的洋葱鳞茎，经日晒后，置于盛有清水的小烧杯上，根部与水接触，20~25℃光照条件下培养2~3天，待根长1~2cm时，于上午9:00~11:00剪下根尖备用。

（2）预处理

为了获得较多中期分裂相的细胞，同时使染色体缩短和分散，可对根尖进行预处理，处理方法如下：

① 0.05％~0.2％的秋水仙碱水溶液处理2~4小时。

② 0.002M的8~羟基喹啉溶液处理3~4小时。

③根尖浸在蒸馏水中于在1~4℃低温下处理24小时。

（3）固定：

用蒸馏水洗净材料，再用卡诺氏（冰醋酸:无水酒精=1:3）固定液（用量应为材料体积的15倍以上）室温下固定30~60分钟。固定的材料如暂不制片，可经90％酒精→80％酒精→70％酒精（各半小时）浸泡进行转换，最后置于70％酒精内放入0~4℃冰箱，约可保存半年。如保存时间太长，需重新固定后再用。

（4）解离：

根尖体细胞需经处理，除去细胞间的果胶层，并使细胞壁软化，才便于压片。这种处理过程称为解离，解离时间的长短依植物材料和解离液的不同而不同。时间短细胞不易压散，时间过长，细胞被压破，且影响染色效果。

固定的材料（洋葱或蚕豆根尖）用蒸馏水冲洗2遍，然后放入预热的60℃的1N盐酸中，60℃恒温处理5分钟左右，倒去盐酸，用蒸馏水冲洗3遍后，将材料浸泡在蒸馏水中2小时，将材料中的酸洗净。

注：1N HCl由36%~38%浓盐酸取83ml定容至1升配置而成。

（5）染色液和制片

①染色液：

将100mL 45％乙酸加热煮沸，移去火苗，徐徐加入1~2g洋红，溶解后再煮沸1~2min，冷却加入2％的铁矾水溶液5~10滴，或在煮沸乙酸洋红染色液中悬置数枚铁钉（防止溶液溢出），以增强染色性能。配制的染色液过滤后贮存于棕色试剂瓶中备用。

②制片：

选（挑）取已处理过的根（茎）尖一枚，放在干净载玻片中央，除去非分生组织的部分，并吸去多余水分。另取一张干净载玻片，呈十字形交叉盖在有根尖的载玻片上，用大拇指按压在载玻片的中央，使根（茎）尖压成一簿层，然后将两载玻片分开，各滴一小滴上述染色液进行染色，稍等片刻，取一盖玻片，盖玻片一边靠在离材料不远的载玻片上，左手握镊子顶着盖玻片，右手握解剖针托住盖玻片徐徐放下，若染色液不能布满盖玻片时，可在盖玻片边缘稍加染色液，然后用一张大小合适的滤纸覆盖在盖玻片上，一手固定盖玻片，另一手持铅笔橡皮头，对准材料轻敲，使根尖细胞分散均匀。制好的片子若不能及时进行显微镜观察，可用矾士林临时封住盖玻片四周。

（6）显微观察

制备好的细胞学片子，置于显微镜的载物台上，先用低倍镜（10×10）调焦观察，寻找具有分裂相的细胞后，再转换到高倍镜（10×40）下观察。观察购置于新乡医学院的根尖有丝分裂标本制片，强化有丝分裂的各个时期的特点。

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验二植物减数分裂实验

1．本次实验的目的和要求

学习植物花粉母细胞制片技术，观察减数分裂过程中不同时期的染色体形态，了解性细胞形成过程中染色体的动态变化，明确遗传的细胞学基础。

2．实验内容或原理

减数分裂是生物在性母细胞成熟形成配子过程中发生的一种特殊有丝分裂，它包括连续两次的细胞分裂，第一次分裂是减数的，第二次是等数的。第一次分裂的前期较长，染色体变化较复杂，可细分为5个时期，即细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。在减数分裂的整个过程中，同源染色体之间要发生联会、交换和分离，非同源染色体之间要发生自由组合。通过染色体规律性变化，最终产生的四个子细胞内染色体数目只有母细胞的一半，以后每一个子细胞进一步发育为雌配子和雄配子。雌雄配子通过受精作用又结合成为合子，发育成为新的个体，染色体数目恢复为全数（2n）。染色体是遗传物质的载体，因此染色体在减数分裂的行为对遗传物质的分配和重组产生重大影响。形成不同染色体组合的雌雄配子，经受精后，产生大量的遗传变异个体。有利于生物的适应和进化，为人工选择提供丰富的材料。由于植物花药取材容易，操作方便，一般作为减数分裂制片材料，在发育的适宜时期取样、固定、压片等程序，便可在显微镜下观察到减数分裂时染色体的行为变化。

3．需用的仪器或试剂等

显微镜、电子天平、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、滤纸、标签纸、铅笔、棕色瓶、花药减数分裂标本制片。

无水酒精、冰醋酸、1％乙酸洋红、卡诺氏（Carnoy`s）固定液（1份冰乙酸+3份无水酒精）、90％酒精、80％酒精、70％酒精、铁矾［铁钾矾KFe(SO₄)₂•12H₂O或铁铵矾NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O］。

4．实验步骤

（一）取材

水稻：幼穗当剑叶的叶枕距为0左右（早稻 –7~0厘米，晚稻 –3~0厘米），幼穗和颖花为终长的1/2时，处于减数分裂期。于早上8：00~10：00采集水稻幼穗进行固定（卡诺氏固定液）1小时，保存在70％酒精中。

银杏花蕾：3月下旬当银杏进入减数分裂时，采集整个花枝将整朵花蕾置于卡诺氏固定液固定1小时，然后转入70％乙醇保存。

豌豆：从现蕾开始，选取1mm左右大小的花蕾或小段花序进行固定然后保存在70％酒精中。

（二）制片

取1~3枚花药放在洁净的载玻片上，吸去多余的保存液，用刀片或两支解剖针将花药横向切断，滴一小滴丙酸—铁矾苏木精染色液于花药上，用镊子挤压花药，使花粉母细胞从花药中逸出，再用镊子把药壁等残渣镊走。用低倍镜预先观察是否取到处于减数分裂期的细胞。取到适合要求细胞时，用一盖玻片的一边靠在载玻片，待染色液布满整个边缘时，左手用镊子顶着盖玻，右手用解剖针托着盖玻片轻轻放下，染色液不能布满盖玻片时，则在盖玻片边缘补充少许染色液。然后在酒精灯上手持载玻片来回移动烤片，以片子不烫手为宜。烤片使细胞质颜色变浅，染色体着色深。烤片后在盖玻片上加一滤纸，用拇指按压盖玻片或用铅笔的橡皮头轻敲盖玻片。注意不要使盖玻片移动。

（三）显微镜观察

先在低倍镜下寻找具分裂相的花粉母细胞，然后依次转换到高倍镜观察减数分裂各个时期染色体的行为和形态特征。观察购置于新乡医学院的花药减数分裂标本制片，强化减数分裂的各个时期的特点。

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验三植物染色体标本制作实验

1．本次实验的目的和要求

学习将根尖细胞压片及花粉母细胞涂片的临时染色体玻片改为永久片的制作方法。掌握永久片的制作技术和方法。

2．实验内容或原理

用植物根尖细胞压片或花粉母细胞涂抹制成的片子，如材料染色清晰、物像符合要求，一般可用石蜡、甘油胶冻或指甲油将盖玻片的四周封固制成临时片，贮于冰箱中，保存观察一周左右。但时间过长，物像收缩、颜色变深，将难以观察鉴别。因此，对一些需要长期保存的片子，必须改制为永久片，以便进一步观察和研究。

永久片的制作程序包括脱去临时片的盖玻片、材料脱水、透明和封片。其中材料脱水干净和透明良好是制好永久片的关键。为此，需选用适当的脱水剂和透明剂。目前较理想的脱水剂是正丁醇和叔丁醇，它们都能与最常用的脱水剂乙醇混合使用，并具有良好的透明效果，且能与封藏剂树胶混合，有利于封片，材料也不会发生收缩和硬化等问题。

3．需用的仪器或试剂等

经镜检物像清晰符合要求的洋葱、大麦、棉花或蚕豆等根尖有丝分裂，玉米或小麦等花粉母细胞减数分裂的临时片子。 

(1)仪器用具。显微镜、冰箱、培养皿(直径12cm)、刀片、解剖针、鸭嘴镊子、玻璃棒、纱布、毛笔、吸水纸、标签。

(2)药品试剂。正丁醇、叔丁醇、95％酒精、冰乙酸、二甲苯、中性树胶。

4．实验步骤

(1)脱盖玻片。

用刀片把临时片上盖玻片周围的石蜡刮净，用毛笔刷掉石蜡屑后，再蘸少许二甲苯擦去残留的石蜡，或用45％乙酸除去水溶的封藏剂。如刚作的临时片，最好过几小时后再进行脱片。把临时片翻转，盖玻片朝下，放入盛有脱盖玻片液(3份45％乙酸+1份95％酒精)的培养皿(编号①)中，将载玻片的一端搁在短粗玻璃棒上，呈倾斜状，让盖玻片自然滑落。盖玻片脱落后2～3min，分别取出盖玻片和载玻片，用吸水纸将玻片上的溶液吸干，注意不要触动载玻片上的材料。

   (2)脱水、透明。

取三只培养皿，分别编号②、③、④，在其中各放一根短粗玻璃棒，顺序加入下列脱水剂：②号培养皿加2份95％酒精+1份正丁醇；③号培养皿加1份95％酒精+2份正丁醇；④号培养皿加正丁醇。操作时，用鸭嘴镊子把①号培养皿中已脱落的盖玻片和载玻片从脱盖玻片液中取出，稍干后迅速放人②号培养皿中。依次脱水、透明，最后放人④号培养皿中，在各编号培养皿中分别浸泡5min左右。整个脱水过程中，必须保持载玻片和盖玻片原来相对的方向和位置，同时注意操作轻巧，以免造成玻片上材料漂失。

   (3)封片。

从④号培养皿中取出载玻片和盖玻片置于滤纸上吸去多余的溶剂，在载玻片中央载有材料处滴上1～2滴中性树胶，将盖玻片盖回原来位置进行封片。覆盖盖玻片时，要注意用鸭嘴镊子夹住盖破片，轻轻地倾斜覆盖，使之随着树胶的扩展自然下滑，切不可施加压力或移动盖玻片。如发现封片中树胶有气泡，应让其自行逸出或用针尖烧热后烫一下，使气泡逸出。如树胶滴得过多溢出玻片四周，应待树胶晾干后，用脱脂棉蘸二甲苯轻轻擦净溢出的树胶。封片后平放晾干，进行镜检，物像清晰符合要求的保存，并贴上标签，注明标本名称、作者姓名和制片日期。

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验四自由组合规律验证实验

1．本次实验的目的和要求

通过两对相对性状的遗传杂交实验，分析杂种后代的性状表现，验证独立分配规律。并了解基因互作的现象。

2．实验内容或原理

在减数分裂过程中，位于非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时，每对等位基因既随同源染色体的分离而分离，又随非同源染色体的重组而自由组合，形成四种基因型的配子，其比例相等。因此，两对基因的杂合体在完全显性的条件下，其自交子代的表现型分离比例为9：3：3：1，测交子代的表现型分离比例为1：1：1：1。如果基因间发生互作，则随着互作方式的不同，产生的表现型分离比例有所不同。

玉米籽粒是由果皮、胚乳和胚三部分组成，其中胚乳包括糊粉层和淀粉层。如图：

已知控制玉米籽粒各种性状的基因，具有下列的遗传表现。果皮颜色性状有红色、棕色和无色。在基本色素基因A₁存在时，果皮颜色的表现一般是由P和B_P两对基因互作的结果。 

胚乳性状有非甜粒和甜粒，非甜粒外形饱满，甜籽粒外形皱缩。已知皱缩性状是受位于第6染色体上的隐性基因su所控制。 

糊粉层颜色性状有紫色、红色和无色。它主要由7对基因 (花青素基因：A_la_l、A₂a₂、A₃a₃；糊粉粒色基因：Cc、Rr、PrPr；色素抑制基因：Ii) 所控制。只有当显性基因A_l、A₂、A₃、C、R同时存在、而抑制基因又呈隐性纯合ii时，色素才能形成。而色素形成的类别是由Prpr决定的，当显性基因Pr存在时，呈现为紫色，当隐性基因纯合prpr存在时则表现为红色。当显性基因A₁、A₂、A₃、C、R中缺少任何一个或所有这些色素基因均为显性，但当显性抑制基因I存在时，均表现为无色。 

由于控制玉米籽粒、果皮和糊粉层颜色，以及胚乳性状的基因分别位于非同源染色体上，故这些性状的遗传表现为独立分配和基因互作现象。 

3．需用的仪器或试剂等

计算器、计数器。

玉米果穗：

玉米(Zeamays)果穗：PC5－2 (淡黄色、非糯性、硬粒)

                               2041 (白色、糯性、硬粒)

PC5－2 × 2041 F₁植株的自交果穗；

用于观察基因互作的不同杂交组合的果穗材料。

4．实验步骤

(一)自由组合规律验证

配制玉米自交系PC5－2和自交系2041，将自交系(PC5-2×20414)杂交，产生杂交F₁植株的自交果穗，观察果穗上籽粒性状的分离现象。每一果穗的籽粒表现是：有色、非糯，有色、糯性，白色、非糯，白色、糯性，四种表现型。每位(或两位)同学统计一果穗，各组统计实验结果，最后全班汇总，进行X²测验。 

(二)观察基因互作现象

  1 互补作用：

1）玉米果穗：由于A、C、R中缺少任何一个色素显性基因，籽粒均为无色。因而将籽粒无色、基因型分别为aaCCRR、AAccRR或AACCrr亲本间杂交，例如aaCCRR×AAccRR产生F₁为AaCcRR,由于显性基因A和C的互补作用，其F₁籽粒表现有色。让F₁植株自交产生果穗，观察果穗上F₂籽粒的分离现象，按有色和无色两种表现型记数，其F₂籽粒色的分离比例为9有色(9ACRR)：7无色(3aaCcRR+3AaccRR+1aaccRR)。

2）水稻植株：V优77叶鞘色由两对基因互作控制，F₁植株表现为有色，F₂叶鞘色分离为紫色和无色。播F₂种子，光照培养至4叶期，观察叶鞘色分离现象。按紫色和无色两种表现型记数，其F₂叶鞘色分离比例为9紫色：7无色。

   2 抑制作用：将有色籽粒Ccii与无色籽粒ccII的亲本杂交，产生F₁的自交果穗。然后观察果穗上籽粒性状的分离现象，按无色和有色两种表现型记数。上述组合中，由于抑制基因I能抑制所有色素基因的表达，故其双亲虽均具有纯合的A和R基因，但其F₁的自交果穗籽粒的性状表现为13无色(9CI+3ccI+lccii)：3有色(3C ii)。

3 隐性上位作用

糊粉层颜色：将玉米籽粒糊粉层颜色表现为紫色的亲本(CCPrPr)与无色的亲本(ccprpr)杂交，产生F₁的自交果穗。观察统计 F₁的果穗上籽粒糊粉层颜色的分离现象。由于cc隐性纯合基因对产生紫色糊粉层的基因Pr具有隐性上位作用，故F₁植株(CcPrpr)的自交果穗上的籽粒糊粉层颜色的分离比例为9紫色(9CPr)：3红色(3C_prpr)：4无色(3ccPr+lccprpr)。 

六、实验作业

   (一)、观察上述各杂交实验的性状分离和重组的表现型，并写出它们的基因型。各实验观察结果分别按下表填写和分析。

二对性状的遗传分析

自由度=N-1     Χ²=∑d²/e      P=

(二)、对以上各实验结果进行X²测验，从而对各性状的遗传表现作出解释。

    1、验证自由组合规律。

    2．观察基因互补现象

    (1)、互作作用

    (2)、抑制作用

    (3)、隐性上位作用

5．教学方式 

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验五人类染色体核型分析实验

1．本次实验的目的和要求

分析人类染色体数目、大小、着丝粒位置和随体等形态特征，学习染色体核型分析的方法。为物种起源和进化提供依据，为遗传育种研究提供细胞学证据。

2．实验内容或原理

各种生物染色体的形态，结构和数目都是相对稳定的。每一生物细胞内特定的染色体组成叫染色体组型。染色体组型分析也称核型分析。通过一定的方法制得染色体有丝分裂的玻片标本，经显微照相，冲洗放大等步骤获得染色体照片。从染色体玻片标本和染色体照片的对比分析，进行染色体分组，并对组内各染色体的长度，着丝点位置，臂比和随体有无等形态特征进行观测和描述，从而阐明生物的染色体组成，确定其染色体组型，这种过程称为染色体组型分析。

（1）人类非显带染色体的识别

1968年以前，不通过带纹，而从染色体整体分析。

1960年，丹佛会议上，提出了人类有丝分裂染色体命名标准体制草案，为以后的所有命名报告奠定了基础。

1963年，伦敦会议上，正式批准Patan 提出的A、B、C、D、E、F、G七个字母表示七组染色体的分类法。

1966年，芝加哥会议上，提出人类染色体组和畸变速记符号的标准命名体制。

A组（1-3号）

1号：最大的中央着丝粒染色体，长臂靠近着丝粒外有次缢痕。

2号：最大的亚中着丝粒染色体。

3号：中央着丝粒染色体，比1号小三分之一。

B组（4-5号）：为较大的亚中央着丝粒染色体，二者不易区分。

C组（6-12号，X）：中等近中央着丝粒染色体，彼此难区分。

   6、7、9、11号：着丝粒略近中央。

   8、10、12号：偏离中央。

   9号：q有次缢痕。

   X位于6、7之间。

D组（13-15号）：中等近端着丝点染色体，p常有随体。

E组（16-18号）

   16号：中等中央着丝粒染色体，q上有次缢痕。

   17号：较小，近中央着丝粒染色体。

   18号：较小，近中央着丝粒染色体，p比17号更短。

F组（19-20号）：小的中央着丝粒染色体，彼此不易区分。

G组（21-22号，Y）：小的近端着丝粒染色体。

   21、22号：p常有随体，q常呈分枝状彼此不易区分。

   Y：p无随体，q通常平行靠近。

（2）人类显带染色体识别

1968年，T.Caspwesson 和他的同事们在瑞典首次发表了用盐酸奎吖因或奎吖芥子染色的植物染色体的带型图。1970年，他们发表了最早的人类分带核型。

1971年，巴黎会议上通过的文件不仅对每一条染色体而且对染色体区和带都提出了基本鉴定体制，开创了用带的组成来描述结构重排和变异的方法。

1977年，斯德哥尔摩会议上，

（3）人类高分辨显带染色体识别

在细胞分裂时加入氨甲基喋呤使DNA合成暂时阻断，细胞分裂在早期时进入不同步化，终止培养前15分钟加入秋水仙素，显带可达2000条。

3．需用的仪器或试剂等

显微镜，显微照相系统，相片冲洗放大整套设备，目镜测微尺，镜台测微尺，4^＃放大纸，135黑白胶卷，计算器，透明尺，剪刀，坐标纸，胶水以及制作有丝分裂玻片所需的用具。

制作有丝分裂玻片所需的药品和试剂（见实验一）以及显微摄影冲洗放大所需的药品和试剂：米吐尔，无水亚硫酸钠，几奴尼（对苯二酚），无水碳酸钠，溴化钾，硫代硫酸钠，硼酸，钾矾（硫酸铝钾），28％醋酸

4．实验步骤

（一）染色体标本玻片的制作

染色体组型分析一般用有丝分裂中期的分裂细胞，通常采用植物根尖细胞。有丝分裂中期的染色体具有典型的形态特征，便于进行分析，具体制作方法见实验一。

（二）镜检

观察细胞的标准为：

（1）细胞完整，轮廓清晰，染色体分布在同一水平面上。

（2）染色体形态和分布良好。

（3）最好无重叠，即使有个别重叠，也要能明确辩认，以免差错。

（4）所观察的细胞处于同一有丝分裂阶段，即染色体螺旋化程度或染色体长短大致一样。

（5）在所观察的细胞周围，没有离散的单个或多个染色体存在，以免影响计数。

（6）选择染色体较平直的一条或几条，用目微尺（目镜测微尺）测量其长度。

（三）显微照相、冲洗和放大

将在显微镜下选定的符合要求的细胞进行显微照相（可用10×100倍的油镜），然后冲洗，选取图像清晰的底片，放大、洗印出染色体形态清晰的照片。在显微照相的同时，对镜台测微尺进行同样倍数（油镜10×100倍）拍摄，放大，然后根据照片上的实际长度，计算放大倍数。

（四）测量和计算

1. 测量：在放大的照片上用透明尺准确地量出各条染色体的总长度和每条染色体两臂的长度（分别量到着丝点的中部）。随体的长度可计入或不计入染色体长度之内，应注明。染色体弯曲不能用直尺测量时，可先用细线量取染色体相等的长度，再用尺量出细线的相应长度。

2. 计算

（1）放大倍数：

 

（2）绝对长度

 

（3）相对长度：（取小数点后两位数）

 

（4）臂比：（取小数点后两位数）

（五）染色体形态测量数据表

（六）剪贴和配对

将放大照片上的各条染色体剪下，根据目测和染色体的相对长度、臂比、着丝粒位置、次缢痕的有无和位置、随体的有无和形态大小等特征，进行同源染色体配对。

（七）排列和粘贴

将配对好的染色体按照由大到小的顺序依次排列起来。排列时把各对染色体的着丝粒排在一条直线上，并且使短臂在上，长臂在下。等长的染色体，把短臂较长的染色体排在前面。随体染色体排在最后，性染色体和额外染色体单独排列。

已排好的同源染色体按染色体编号先后顺序粘贴在绘图纸上，粘贴时着丝粒要处在同一直线上。

（八）分类

根据着丝点的位置，确定染色体的形态类型，臂比是反映着丝点在染色体上的位置。

臂比	染色体类型	符号
1.0	正中着丝粒染色体	M
1.0~1.7	中着丝粒染色体	m
1.7~3.0	近中着丝粒染色体	sm
3.0~7.0	近端着丝粒染色体	st
7.0以上	端着丝粒染色体	t

具随体染色体（sat）用*标出。

（九）翻拍和绘图

将剪贴排列的染色体组型图进行翻拍，并用座标纸绘制成染色体模式图。

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验六真核基因组DNA的提取与检测实验

1．本次实验的目的和要求

学习高等真核生物（高等动物血液或植物、动物组织）基因组DNA的快速提取方法，了解真核基因组DNA的有关特性，为建立基因文库提供所需要的DNA片段。要求学生理解琼脂糖凝胶电泳鉴定DNA的原理。掌握制胶和灌胶等电泳技术，会对电泳胶板进行染色和观察。

2．实验内容或原理

应用分子生物学技术分析复杂的基因组，首先必须制备纯的DNA。DNA的提取方法基本上是由两部分组成：第一部分是温和裂解细胞及溶解DNA的技术，第二部分是除去蛋白、RNA、及其他的大分子等的除杂工作。本次实验应用赛百盛公司的DNA提取试剂盒进行。试剂盒原理是在高盐状态下，硅胶膜专一性地吸附DNA，而在低盐或水溶液状态下DNA被洗脱下来。

提取出的DNA通过琼脂糖凝胶电泳方法进行质量鉴定。琼脂糖凝胶电泳是用于分离、鉴定和提纯DNA片段的标准方法。琼脂糖是从琼脂中提取的一种多糖，具亲水性，但不带电荷，是一种很好的电泳支持物。DNA在碱性条件下（pH8.0的缓冲液）带负电荷，在电场中通过凝胶介质向正极移动，不同DNA分子片段由于分子量和构型不同，在电场中的泳动速率液不同。溴化乙锭（EB）替代物可嵌入DNA分子碱基对间形成荧光络合物，经紫外线照射后，可分出不同的区带，达到分离、鉴定分子量，筛选重组子的目的。

3．需用的仪器或试剂等

离心机、紫外线分析灯，电泳仪、电泳槽、离心管、不同型号进样器

赛百盛公司硅胶膜型基因组DNA提纯试剂盒、三羟基氨基甲烷（Tris）、乙二胺四乙酸（EDTA）、溴酚蓝、溴化乙锭替代物、琼脂糖、硼酸、柠檬酸三钠（抗凝剂）

4．实验步骤

（一）取动物（猪、鸡）全血血样，加抗凝剂保存于-20℃冰箱里。

（二）离心，弃上清，收集沉淀（血细胞）。

（三）TE悬浮沉淀

（四）加入结合液，轻柔颠倒混匀后转入离心柱。

（五）离心，弃废液，保留纯化柱。

（六）将纯化柱转入另一个离心管。

（七）TE溶解纯化柱上的DNA ，离心管收集DNA。

（八）电泳检测。

（1）讲述电泳原理、电荷效应、分子筛效应、泳动率。

（2）制胶：0.8％琼脂糖溶于TAE中，沸水浴融化（与此同时，封槽，调平电泳槽）。

（3）灌胶：待胶冷至50～60℃时，缓缓倒入胶板，插上梳子。胶凝后拔去梳子，揭下胶条，加入TAE至槽内，约高出胶板1mm。

（4）加样：样品10～15μl，指示剂3～5μl，在封口膜上混合好，用微量进样器加入穴内。

（5）电泳：接通导线，加样端接负极，调电压至100v，指示剂距胶板底部1～2cm时，停止电泳。

（6）染色：将胶板放入含EB替代物的染色盘中，染色20～30min。

（7）观察：在紫外分析仪上对各组提取的DNA电泳结果进行观察、记录。

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验七聚合酶链式反应技术与应用

1．本次实验的目的和要求

通过本次实验掌握聚合酶链式反应原理，学习聚合酶链式反应的操作过程。

2．实验内容或原理

PCR是体外酶促合成特异DNA片段的新方法，主要由高温变性、低温退火和适温延伸三个步骤反复的热循环构成：即在高温（95℃）下，待扩增的靶DNA双链受热变性成为两条单链DNA模板；而后在低温（37～55℃）情况下，两条人工合成的寡核苷酸引物与互补的单链DNA模板结合，形成部分双链；在Taq酶的最适温度（72℃）下，以引物3’端为合成的起点，以单核苷酸为原料，沿模板以5’→3’方向延伸，合成DNA新链。这样，每一双链的DNA模板，经过一次解链、退火、延伸三个步骤的热循环后就成了两条双链DNA分子。如此反复进行，每一次循环所产生的DNA均能成为下一次循环的模板，每一次循环都使两条人工合成的引物间的DNA特异区拷贝数扩增一倍，PCR产物得以2ⁿ的批数形式迅速扩增，经过25～30个循环后，理论上可使基因扩增10⁹倍以上，实际上一般可达10⁶～10⁷倍。

PCR基本原理示意图

假设扩增效率为“X”，循环数为“n”，则二者与扩增倍数“y”的关系式可表示为：y=(1+X)ⁿ。扩增30个循环即n=30时，若X=100%，则y=2³⁰=1073741824(>10⁹)；而若X=80%时，则y=1.8³⁰=45517159.6(>10⁷)。由此可见，其扩增的倍数是巨大的，将扩增产物进行电泳，经溴化乙锭染色，在紫外灯照射下（254nm）一般都可见到DNA的特异扩增区带。

3．需用的仪器或试剂等

移液器及吸头、硅烷化的PCR小管、DNA扩增仪、台式高速离心机、琼脂糖凝胶电泳所需设备(电泳槽及电泳仪)、紫外灯（或紫外分析仪）。

10×PCR反应缓冲液（500mmol/LKCl, 100mmol/L Tris·Cl, 在25℃下, pH9.0, 1.0％Triton X-100）、25mmol/L MgCl₂、2.5mmol/L dNTP、 5U/μlTaq DNA聚合酶、矿物油（石蜡油）、琼脂糖、5×TBE。

4．实验步骤

（1）调整模板浓度至100ng/ μl。
（2）按下列体系配制反应混合液，混匀，加一滴矿物油，离心 5 秒
  Template DNA               1μl
  10 ×buffer               2.5 μl
  MgCl₂（ 25mM ）            1.5 μl
  Primer F(5uM)              3.0 μl
  Primer R(5uM)              3.0 μl
  dNTPs （ 2.5mM ）           2.0μl
  Taq （ 5U/μl ）           0.13 μl
  Add ddH₂O to               20  μl
（3）PCR 反应循环条件设置：
  95 ℃    3'   1 cycle
  94 ℃    1'   57 ℃     1'   72 ℃   1'30"    35 cycles
  72 ℃    8'   1 cycle
  4 ℃     forever
（5）电泳：加 2μl 溴酚蓝，混匀，短暂离心，取 15μl反应产物点样电泳；
（6）检测：在 1% 的琼脂糖凝胶上点样电泳。 EB 染色，紫外观察

（7）注意示项：

①引物设计应具有特异性，依靠引物设计软件进行引物设计；引物分装成多管，不宜反复冻融多次；

② PCR 反应的各种成份不能遗漏，操作应戴手套，冰上操作；

③注意分析电泳检测 PCR 产物时出现拖带或非特异性扩增带、无 DNA 带或 DNA 带很弱的可能原因。

④ 吸头、离心管应高压灭菌, 每次吸头用毕应更换, 不要互相污染试剂。

⑤ 加试剂前, 应短促离心10秒钟, 然后再打开管盖, 以防手套污染试剂及管壁上的试剂污染吸头侧面。

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

实验八细菌质粒DNA的提取技术实验

1．本次实验的目的和要求

通过质粒的一些特性、质粒DNA的提取、测定，学习用碱变性法提取质粒DNA的方法，了解用分光光度计测定DNA含量的方法。 

2．实验内容或原理 

DNA 是具有一定结构的物质，一些特殊的环境会导致DNA的变性，如加热、极端pH值、有机溶剂、尿素、酰胺试剂等，而适宜的环境又可以使DNA复性。碱裂解法提取质粒利用的是共价闭合环状质粒DNA与线状的染色体DNA片段在拓扑学上的差异来分离它们。在pH值介于12.0-12.5这个狭窄的范围内，线状的DNA双螺旋结构解开变性，在这样的条件下，共价闭环质粒DNA的氢键虽然断裂，但两条互补链彼此依然相互盘绕而紧密地结合在一起。当加入pH4.8的醋酸钾高盐缓冲液使pH降低后，共价闭合环状的质粒DNA的两条互补链迅速而准确地复性，而线状的染色体DNA的两条互补链彼此已完全分开，不能迅速而准确地复性，它们缠绕形成网状结构。通过离心，染色体DNA与不稳定的大分子RNA、蛋白质-SDS复合物等一起沉淀下来，而质粒DNA却留在上清液中。 

SDS是一种阴离子表面活性剂，它既能使细菌细胞裂解，又能使一些蛋白质变性，所以SDS处理细菌细胞后，会导致细菌细胞壁的破裂，从而使质粒DNA以及基因组DNA从细胞中同时释放出来。释放出来的DNA遇到强碱性（NaOH）环境，就会变性。然后，用酸性乙酸钾来中和溶液，使溶液处于中性，质粒DNA将迅速复性，而基因组DNA，由于分子巨大，难以复性。离心后，质粒DNA将在上清中，而基因组DNA则与细胞碎片一起沉淀到离心管的底部。通过这种方法即可将质粒DNA从细菌中提取出来。

3．需用的仪器或试剂等

溶液1-GET缓冲液（50mmol/L葡萄糖，10mmol/L EDTA，25mMTris-HCl pH8.0。）、溶液2（0.2mol/L NaOH, 1%SDS）、溶液3-乙酸钾溶液(3M, pH=4.8)（60mL的5mol/LKAc,       11.5ml冰醋酸，28.5mLH2O）

TE缓冲液或水（+ 20mg/ml RNase ）:10mmol/L，Tris-HCl、1mmol/L，EDTA， pH8.0,

100%乙醇，70％乙醇）。

电热手提高压锅、恒温空气振荡器、台式高速离心机、旋涡混匀器、制冰机、冰箱、可调式移液器、

4．实验步骤

Biodev（博大泰克）质粒快速提取试剂盒（plasmid rapid isolation kit）

碱裂解法；离心柱结构；特殊硅基质吸附材料。

使用前按说明再溶液I中加入RNase；向洗脱液中按1:3的比例加入无水乙醇。

（1）收集1.5～3ml菌液沉淀于1.5ml离心管中。加入100ml溶液1，振荡至彻底悬浮。为了获得高质量的质粒DNA，培养细菌的时间不宜过长，一般为12小时；

细菌沉淀中加入溶液1后，一定要彻底悬浮，否则抽提质粒DNA的纯度及得率会大大降低

（2）加入150ml溶液2，立即轻柔颠倒离心管数次，使菌体充分裂解，裂解后的菌体变得清亮。随后将离心管冰上放置1－2分钟（时间勿超）。

（3）加入150ml溶液3，立即温和颠倒离心管数次，室温放置5分钟。12000rpm离心12分钟。要获得更好得质粒提取效果，请于步骤2和步骤3后，冰上放置。

（4）将420ml结合缓冲液加入离心柱中。然后将步骤3的上清加入离心吸附柱中（尽量去除杂质），混匀。12000rpm离心30秒钟。倒掉废液收集管中得溶液。

（5）加入750ml洗涤缓冲液于离心吸附柱中，12000rpm离心1分钟。

浓缩漂洗液配置成工作浓度时，一定要使用无水乙醇，否则，吸附于硅基质材料上的DNA可能被洗脱下来，影响回收效率。

（6）A.重复步骤5一次；B.随后，再次于12000rpm空管离心2分钟，尽量除去漂洗液。

洗涕时（即步骤5和6）一定要尽量除去漂洗液，否则，漂洗液中得乙醇会抑制后续得各种酶促反应。必要时，可适当延长离心时间或者用Tip头吸净。

如果含有较多得蛋白、盐类等杂质，可多洗涤几次。

（7）小心取出离心吸附柱，将其套入一个干净的1.5ml离心管中。加入50ml洗脱缓冲液，室温放置5分钟后，12000rpm离心1分钟。

（8）洗脱缓冲液一定要加入离心吸附柱中硅基质材料得正中，以确保被吸附在硅基质材料中得DNA都能被洗脱下来。为提高回收效率，可适当加大洗脱液体积及洗脱次数。

为了充分除尽RNA的污染，可在提取的质粒中加入0.5mlRNaseA（10mg/ml）。这并不影响其他后续实验，所提取的质粒的纯度足以用来作为测序模板和其他酶促反应。

若提取的质粒大于10Kb，在加入洗脱缓冲液后，可在70℃水浴中放置3-5分钟，以确保质粒DNA的完全洗脱。

凝胶电泳检测DNA：0.8%的琼脂糖凝胶，100V,40分钟。NEB 标准分子量片段(1kb DNA Ladder)

5．教学方式

学生为主，教师辅助，充分预习，独立完成。

6．考核要求

准备实验:认真阅读实验指导书，弄清本实验的目的与要求；根据本次实验的具体任务，研究实验的做法及其理论根据。

操作实验：重点考核学生利用学过的实验原理、方法去解决实际问题的能力。特别是学生的动手操作能力、实验完成情况及实验结果分析的能力。

整理实验数据：在实验过程中，要求学生作好原始记录，及时完成实验数据整理等工作。提高学生分析问题与解决问题的能力，学会处理实验数据的方法。

实验报告：必须写得简单明白、一目了然，这就要求数据整，交待清楚，结论明确，有分析。

7．实验报告要求

实验报告应包括下列各项：

（1）报告的题目（要简明确切）；

（2）实验报告人员的姓名；

（3）实验目的；

（4）实验原理；

（5）实验仪器与试剂等

（6）实验数据记录；

（7）数据整理及计算示例，要列出这组数据的计算过程，作为计算示例；

（8）实验结果，要根据实验任务明确提出本次实验的结论；

（9）分析讨论，要对实验结果作出分析，对实验中发现的问题应进行讨论，对实验方法、实验设备有何改进建议也可写入此栏；

六、实验教材及主要参考资料

祝水金主编，《遗传学实验指导》，中国农业出版社，2005年